JPH06302011A - 光学式走査装置 - Google Patents

光学式走査装置

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JPH06302011A JP5337632A JP33763293A JPH06302011A JP H06302011 A JPH06302011 A JP H06302011A JP 5337632 A JP5337632 A JP 5337632A JP 33763293 A JP33763293 A JP 33763293A JP H06302011 A JPH06302011 A JP H06302011A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 モニタ検出器の較正を不要にでき、簡単な構
成で安価に製造できる光学式走査装置を提供する。 【構成】 本発明による光学式走査装置は、放射源
（５）と、２個の格子構造体を有する回折格子（１７）
が形成されている透明プレート（１８）と、放射を面
（３）上に集束させる対物レンズ系（７）と、面で反射
した放射を電気信号に変換する検出系（１２）とを具え
る。回折格子（１７）の第１の格子構造体は、例えば放
射ビーム（６）から２本のサイドビーム（２１，２２）
を形成する。第２の格子構造体を設けることにより、放
射ビーム（６）からモニタビーム（１３）が反射ビーム
として得られる。モニタビームはモニタ検出器（１４）
に入射し、放射源（５）の放射パワーを制御する電気信
号が発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、面を光学物的に走査す
る装置であって、放射源−検出ユニットと、この放射源
−検出ユニットから発生した放射を面上に集束させる集
束手段とを具え、前記放射源−検出ユニットが放射ビー
ムを発生する放射源と、前記放射源により発生した放射
ビームから又は前記面で反射したビームから少なくとも
１個の偏向したサブビームを形成する第１の格子構造体
を有する回折格子と、前記面で反射した放射を電気信号
に変換する放射感知検出系と、前記放射源によって発生
したビームからモニタビームを形成する手段と、このモ
ニタビームを前記放射源を制御する電気信号に変換する
モニタ検出器とを有する光学式走査装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】冒頭部で述べた型式の光学式走査装置は
特開平２−１９２０３５号公報から既知である。この光
学式走査装置は記録媒体を放射ビームにより走査するた
めに用いることができる。この光学式走査装置の放射ビ
ームの光路中に３スポット回折格子が配置されている。
放射ビームがこの回折格子を透過する際、この回折格子
は放射ビームから２本の１次回折サブビームを形成して
いる。記録媒体に向かう非偏向主ビーム及び２本のサブ
ビームは共に対物レンズ系により集束されて記録媒体上
に３個のスポットを形成する。主ビームによって形成さ
れた主スポットは記録媒体のトラックに情報を書込み又
は書込みされている情報を読み取るために用いられる。
サイドビームによって形成されたスイドスポットは、走
査すべきトラック上に主スポットを維持するための回路
を制御するトラッキング信号を発生させるために用いら
れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】情報を記録媒体に書込
む際、主ビーム中のパワーを書込パワーと称せられる所
定の値に正確に維持することが好ましい。このため、回
折格子の付近に反射体を配置し、この反射体により放射
源からの放射の一部を回折格子の外部を経て放射源付近
に配置したモニタ検出器に向けて放射させている。そし
て、モニタ検出器からの信号を用いて放射源から発生す
るパワーを制御している。しかしながら、この既知の光
学式走査装置においては、回折格子の外部を通る放射の
パワーと主ビームのパワーとの間の比が用いる放射源に
依存してしまい、モニタ検出器を各光学式走査装置毎に
較正する必要があった。従って、本発明の目的は、上述
した欠点を除去した光学式走査装置を提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による光学式走査装置は、モニタビーム形成
手段を前記回折格子に設けた第２の格子構造体で構成
し、前記モニタビームを前記回折格子で反射した放射に
よって形式したことを特徴とする。モニタビームは回折
格子が主ビームを形成するビームと同一の放射ビームの
部分から形成される。この結果、モニタビームのパワー
は主ビームのパワーの固定された放射部分となる。モニ
タ検出器の出力信号は主ビーム中のパワーの直接的な目
安となるので、較正することが不要になる。これら２個
の格子構造を所定の相互に向く方向に配置することによ
り、モニタビームの方向は放射感知検出系に入射する主
ビームの方向にほぼ等しくすることができる。このよう
に構成することにより、モニタ検出器と検出系とを一体
化することができ、光学式走査装置を一層簡にしかも一
層安価に製造することができる。
【０００５】回折格子をダイオードレーザのハウジング
内に配置し、この回折格子により放射源からの放射の一
部をモニタ検出器に反射させることは特開平３−８３８
８５号公報から既知である。この公開公報には、放射源
とモニタダイオードのユニットを走査装置に用いること
並びに回折格子を別の回折格子と一体化すること及びモ
ニタダイオードを他の信号フォトダイオードと一体化す
ることについては何んら記載されていない。
【０００６】本発明の実施例は、第１の格子構造体が前
記放射の波長の半分にほぼ等しい格子溝深さを有し、前
記第２の格子構造体が前記モニタ検出器の方向に選択的
に回折するようにブレーズ処理されていることを特徴と
する。空気の側から測定して第１の格子構造体の格子溝
の深さを用いる放射の半分に選択することにより、放射
源からの放射はこの格子構造体によりほとんど反射せ
ず、この結果放射を走査すべき面に向けて高い効率で透
過させることができる。本発明は、第２の格子構造体に
“ブレージング”と称せられる処理を施すことによりモ
ニタダイオードに入射する放射がある回折次数のビーム
としてできるだけ強く集束させ、第２の格子構造体によ
る反射が十分に大きくモニタ検出器において十分な強度
の放射が得られるという認識に基いている。
【０００７】本発明に基いて変更された回折格子は、２
個の格子構造体により１次又は高次回折光として回折さ
れたビームも形成する。このようなビームは放射損失を
生ずるにすぎない。この放射損失は、第１の格子構造体
の格子溝が前記第２の格子構造体の格子溝に対してほぼ
直交することを特徴とする光学式走査装置により低減す
ることができる。直交状態からの偏位は３０°以下にす
ることが好ましい。この構成と格子溝の深さの選択並び
に第１及び第２の格子構造体のブレージング処理を組み
合せることにより、前記放射損失を、一層有効に抑制す
ることができる。
【０００８】本発明の好適実施例は、第２の格子構造体
が光学的パワーを有することを特徴とする。光学的パワ
ーにより、モニタビームはモニタ検出器上に集束するの
で、モニタ検出器を小型にするとができる。
【０００９】本発明による光学式走査装置の実施例は、
第１の格子構造体を、非偏向主ビーム及び前記放射源に
より発生した放射ビームとは反対の方向に偏向された２
本のサイドビームを形成する線形格子構造体とし、前記
検出系が前記面で反射した３本のビームの各々について
個別の検出器を有することを特徴とする。第１の格子構
造体は、放射ビームが透過する際、主ビームの両側に形
成される２本のサイドビームの形態の２本のサブビーム
を発生させ、これらサブビームは対物レンズを介して主
スポットの両側に２個のサイドスポットを形成する。こ
れらサイドスポットにより反射した放射は検出系により
検出されて、主スポットが走査されるべきトラックを正
確に追従する程度を示す信号が取り出される。
【００１０】本発明による光学式走査装置の実施例は、
第１の格子構造体を、前記面で反射した放射ビームを前
記検出系に向けて偏向させると共にこの偏向されたビー
ムとこのビームから前記検出系により焦点誤差信号を取
り出すことができるように変形するように構成したこと
を特徴とする。特別な格子構造体は偏向されたビーム中
に非点収差を導入することができるので、これらのビー
ムを用い非点収差法により焦点誤差信号を発生させるこ
とができる。フォーカルト法により焦点誤差信号が発生
させる２本のサブビームは、異なる格子構造により発生
させることができる。以下図面に基き本発明を詳細に説
明する。
【００１１】
【実施例】図１は光記録媒体１を走査する装置を一部を
断面として示す。記録媒体は反射性記録層３が形成され
ている基板２を具える。図示の形態においては記録層を
空気と接する側から走査する。一方、記録層を透明基板
側から走査することもできる。記録層の情報は図示しな
いトラックに従って順序形成されている。例えば半導体
レーザのような放射源５から放射ビーム６を発生し、こ
の放射ビームを対物レンズ系７により記録層３上に集束
させて記録層を走査するスポット８を形成する。記録層
で反射し情報構体によって変調されたビームを検出する
必要があり、このため反射したビームを投射ビームから
分離する必要がある。このため、この装置には既知の方
法で回折格子１０が形成されている透明プレート９を設
ける。この回折格子は反射したビームの大部分を所定の
回折次数で透過させる寸法とする。このようにして形成
された偏向されたサブビームは検出系１２に入射し、例
えば情報信号、トラッキングエラー信号及びフォーカシ
ングエラー信号のような１又はそれ以上の電気信号に変
換される。トラッキングエラー信号及びフォーカシング
エラー信号をサーボ回路（図示せず）で用い、スポット
８の位置をスポットが記録面内に維持されると共に走査
すべきトラックを連続的に追従するように制御する。
【００１２】回折格子１０は直線状の格子溝を有する第
１の格子構造体を有することができる。米国特許第４３
５８２００号明細書から既知の格子溝の特別な曲率によ
り、偏向されたサブビームに非点収差を誘導することが
できる。検出系１２が４分割検出器を有しサブビームが
検出器の中心に入射する場合、上記米国特許明細書に記
載されている非点収差法によりフォーカシングエラー信
号を取り出すことができる。米国特許第４６６５３１０
号明細書から既知の別の実施例においては、回折格子が
分割線の両側に２個のサブ格子を有し、各サブ格子が互
いにほぼ平行な格子溝列を有し、第１のサブ格子の格子
溝が分割線に対して第１の角度で延在し第２のサブ格子
の格子溝が第１の角度と同一の大きさで符号が反対の第
２の角度で延在している。このフォーカルト回折格子の
２個のサブ格子は記録面で反射した放射からそれぞれサ
ブビームを形成している。これらサブビームは互いに異
なる方向を有し、検出系の個別の検出器別に入射する。
これらの検出器の出力信号を処理してフォーカシングエ
ラー信号を形成する。この検出方法はフォーカルト法と
して既知である。
【００１３】記録層３上のスポット８のパワーを測定す
るため、回折格子によって反射した入射ビームの一部が
回折されたモニタビーム１３として偏向されるように回
折格子１０の構造を本発明に従って変更する。モニタ検
出器１４はこのビームを制御信号に変換し、この制御信
号を用いて放射源から発生したパワーを所望の値に維持
する。この新しい回折格子は、放射源からのビームの放
射の一部及び記録媒体からのサーボビーム１１を焦点検
出に好適な形態に偏向する第１の格子構造体と、この第
１の格子構造体上に形成されモニタビーム１３を形成す
る第２の格子構造体とで構成する。第２の格子構造体の
格子溝は適切な光学的パワーを発揮するように湾曲させ
ることができる。この光学的パワーに基き発散性放射ビ
ーム６から集束性モニタビーム１３を形成する。第１の
格子構造体と第２の格子構造体との間の平均角度は約９
０°として２個の格子構造体間の相互作用を低減すると
共に回折格子の製造性を一層容易にすることが好まし
い。この場合、モニタ検出器１４を、図１の線図と直交
する方向に見て放射源５の前側に配置する。
【００１４】図２は本発明による装置の別の実施例を示
す。放射源５からの放射ビーム６を、透明プレート１８
上に形成した回折格子１７により非偏向の主ビーム２０
と２個の偏向されたサイドビーム２１，２２とに分割す
る。図面を明瞭にするため、図面上一方のサイドビーム
２１だけを完全に図示する。回折格子１７は、ほぼ等間
隔で形成され直線状の格子溝を有する３スポット格子と
して既知の第１の構造体を有する。対物レンズ系７は、
回折格子１７によって形成された主ビーム２０及びサイ
ドビーム２１，２２を記録層３上に主スポット８及び２
個のサイドスポット２３，２４として集束させる。記録
層によって反射した放射の大部分をビーム２６として信
号兼サーボ検出系１２に向けて偏向する第２の回折格子
２５をプレート１８上に配置する。この第２の回折格子
２は図１の回折格子の第１の格子構造体とほぼ同一の格
子構造体を有することができる。情報信号及び焦点誤差
信号は非点収差法又はフォーカルト法のいずれにおいて
も検出系１２から発生する信号から取り出すことができ
る。図２は偏向及び反射した主ビーム２６だけを示す。
回折格子２５は反射したサイドビーム２１及び２２を検
出系に向けて偏向する。この検出系は、反射し偏向され
たサイドビームの放射をトラッキングエラー信号を取り
出すことができる電気信号に変換する２個の特別な検出
器を具える。読取情報及びトラッキング及び／又はフォ
ーカシングを行なう装置に関する別の情報については前
記欧州特許出願第３７２６２９号を本願発明の内容とし
て参考にする。
【００１５】本発明においては、図２における装置の回
折格子１７は、放射ビームの反射した部分がモニタビー
ム１３として偏向されるように変形することができる。
モニタビームのパワーは放射源から発生したパワーに比
例する。モニタ検出器に入射したモニタビームは放射源
５の放射パワーを制御する電気信号に変換される。この
回折格子の変形例は第１の格子構造体と第２の格子構造
体とを結合した構成を具える。第２の格子構造体は湾曲
した格子溝の集合を有する。この曲率によりこの第２の
格子構造体にモニタビーム１３が集束性ビームとなる光
学的パワーを与える。第１の格子構造体の格子溝は、好
ましくは第２の格子構造体の格子溝の平均的な方向と直
交するように延在する。この場合、図２に示す構造とは
異なり、サイドビーム２１，２２は紙面と直交する方向
に大部分が偏向される。従って、記録層３上におけるサ
イドスポット２３，２４と主スポットとの間の距離は紙
面と直交する方向において紙面内におけるサイドスポッ
トと主スポットとの間の距離よりも一層大きくなる。モ
ニタ検出器１４及びビーム２６用の検出器の一部の位置
は、図１におけるこれらの検出器の場合と同様にこれら
の検出器が有効に一体化できるようにそのままに維持す
る。
【００１６】図３は、放射源５から見た回折格子１７の
実施例の正面を示す。図面中のＸ軸及びＹ軸に沿う値は
μｍとしての距離である。図３の水平線は例えば１０μ
ｍの周期を有する第１の格子構造体を示す。各格子周期
は、幅５μｍの矩形断面の格子溝と幅５μｍの中間細条
とで構成する。図３の垂直線は格子径に亘たる周期が例
えば１μｍから２μｍまで変化する第２の格子構造体を
示す。第２の格子構造体は、例えば鋸歯波状輪郭を有す
ることができる。対物レンズ系７は、放射源５からの放
射が第２の格子構造体の円形境界部２７内に入射し、対
物レンズ系を通過し記録層３上にスポット８，２３，２
４が形成される位置及び寸法を有する。図面を明瞭にす
るため、第１の格子構造体の水平線境界部２７を超えて
延在する。モニタビームは境界部２７内の格子領域で発
生するので、モニタビームはスポットを形成するために
用いられる放射ビーム６の一部を含むことになる。従っ
て、境界部２７の外側に入射する放射ビーム６の部分は
測定されない。従って、モニタ検出器１４によって測定
されたパワーはスポットのパワーの良好な目安となる。
【００１７】図４は回折格子１７の一部を拡大して示す
斜視図であり、第１及び第２の格子構造体を明瞭に識別
することができる。図示の実施例において、第１格子構
造体の溝の深さは第２格子構造体の溝の深さと等しくす
る。第１格子構造体の周期をＰ1 で示し、第２格子構造
体の周期をＰ2 で示す。入射ビームの波長及び方向に応
じて、格子構造体の周期により偏向される放射の方向が
決定される。この回折格子を図２の装置内に配置した場
合、放射ビーム６の反射した部分は、第２の格子構造体
の選択した周期により１次ビームにおいてモニタ検出器
に向けて偏向される。記録層３で反射した放射は第２の
格子構造体を透過する際回折される。ビームが透過する
際、プレート１８の材料と空気との間に屈折率の遷移が
あるため、回折されたビームが回折格子１７を出射する
角度はモニタビームが回折格子から出射する角度と相異
することになる。従って、記録媒体で反射した放射か
ら、モニタビーム１３に極めて接近して位置しモニタ検
出器１４におけるモニタビームのパワー測定に悪影響を
及ぼすおそれのあるいかなる焦束したビームも発生しな
い。
【００１８】プレート１８の一方の側に回折格子１７が
形成され他方の側にフォーカルト回折格子の形態の回折
格子２５が形成されている図２に示す装置の実施例にお
いて、検出系１２は紙面と直交する方向に互いにある距
離だけ離間した２個の検出器対を有している。回折格子
１７及び２５が互いに所定の位置に位置決めされると、
回折格子１７からの回折ビームはモニタ検出器１４の方
向の２個の検出器対間に放射スポットを形成する。モニ
タビーム１３の近傍に位置する回折ビームは、検出系１
２による１個又はそれぞれのサブビーム１１の検出に影
響を及ぼすことはない。
【００１９】図４の第１の格子構造体の格子溝の深さを
ｄで示す。空気中で測定したこの深さｄを放射の波長の
半分にほぼ等しくすると共に格子溝及び中間細条の幅も
ほぼ等しくすると、放射源５からの放射は第１の格子構
造体によってほとんど反射しない。第２の格子構造体は
入射する放射をモニタビーム１３として回折するので、
回折格子１７によって回折反射した放射はその大部分が
モニタビーム１３としてモニタ検出器１４に向けて偏向
される。第２の格子構造体の鋸歯波状輪郭の長方側とこ
の回折格子の面との間の角度を図４においてαとして示
す。この角度αはブレーズ角とも称する。このブレーズ
角を適切に選択することにより、所定の次数で回折され
たモニタビーム１３のパワーは、第２の格子構造体によ
って種々の次数で回折された他のビーム（図示せず）を
考えない場合増大する。好ましくは、第２の格子構造体
の径に亘ってブレーズ角を変化させてモニタビーム１３
をモニタ検出器１４上に満足し得るように集束させる。
主ビーム２０に対するスライドビーム２１及び２２のパ
ワーは格子溝の深さ及び第１の格子構造体のこれら格子
溝の幅と中間細条の幅との間の比によって決定すること
ができる。
【００２０】回折格子を有するプレート１８、放射源
５、検出系１２及びモニタ検出器１４は、図５に示すよ
うに、１個の放射源−検出ユニットとして一体化するこ
とができる。このユニットは電気的接続を行なうベース
プレート２８を有する上側に開口３０を有する円筒形の
ハウジング２９をベースプレート上に装着する。透明プ
レート１８の内側を開口３０に対して固定する。半導体
レーザの形態の放射源５をブロック３１に装着する。モ
ニタ検出器１４及び検出系１２もブロック３１上に装着
する。放射源と検出器の放射感知面との間の高さ方向の
差は、回折格子１７の第２格子構造体及び第２の回折格
子にわずかな光学的なパワーを与えることにより補償す
ることができる。放射源−検出ユニットの所定の実施例
の形態因子は例えば以下のように設定することができ
る。プレート１８の厚さを３ｍｍ，放射源５とプレート
１８との間の距離は１．５ｍｍ，放射源とモニタ検出器
１４の中心との間の距離は１ｍｍ，放射源と検出系１２
の中心との間の距離は１．５ｍｍとする。
【００２１】回折格子１０又は１７の製造方法におい
て、微細なブレーズ処理された格子構造体はプレート９
又は１８に以下の工程で処理することにより形成され
る。プレート上にラッカ層を形成し、このラッカ層を第
２の格子構造体に基くパターンを用いて露光し、ラッカ
層を所望の深さまで現像し、リアクティブイオンエッチ
ングにより露光されたパターンをプレートの材料中の輪
郭に変換する。残留するラッカを除去した後、粗い第１
の格子構造体を以下の工程で形成する。プレート上の第
２の格子構造体の領域にラッカ層を形成し、このラッカ
層を第１の格子構造に基くパターンで露光し、ラッカ層
を現像し、リアクティブイオンエッチングにより第１の
格子構造体の溝に対応する第２の格子構造体の部分を所
望の深さまでエッチングし、残留するラッカ層を除去す
る。
【００２２】本発明は光記録媒体に情報を書込み、記録
されている情報を読み出し及び／又は消去する全ての型
式の装置に用いることができ、また、例えば位相変化材
料で形成されているような周囲媒体と異なる反射係数を
有するピットの形態として又は磁気ドメインの形態とし
て情報を記録できる全ての記録媒体に適用することがで
きる。また、上述した２個の格子構造体を有する回折格
子１７は、放射ビームにより面を走査する全ての装置に
適用することができる。この走査される面は光記録媒体
の記録面とするだけでなく、試験又は検査されるいかな
く任意の面とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光学式走査装置の第１実施例を示
す線図である。
【図２】本発明による光学式走査装置の第２実施例を示
す線図である。
【図３】図２の装置に用いる回折格子の正面図である。
【図４】回折格子の詳細な構成を示す斜視図である。
【図５】放射源−検出ユニットの構成を示す線図的断面
図である。
【符号の説明】
１ 記録媒体 ２ 基板 ３ 記録層 ５ 放射源 ７ 対物レンズ系 ９，１８ 透明プレート １０ 回折格子 １２ 検出系 １４ モニタ検出器 １７ 第１の格子構造体 ２５ 第２の格子構造体

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 面を光学的に走査する装置であって、放
    射源−検出ユニットと、この放射源−検出ユニットから
    発生した放射を面上に集束させる集束手段とを具え、前
    記放射源−検出ユニットが放射ビームを発生する放射源
    と、前記放射源により発生した放射ビームから又は前記
    面で反射したビームから少なくとも１個の偏向したサブ
    ビームを形成する第１の格子構造体を有する回折格子
    と、前記面で反射した放射を電気信号に変換する放射感
    知検出系と、前記放射源によって発生したビームからモ
    ニタビームを形成する手段と、このモニタビームを前記
    放射源を制御する電気信号に変換するモニタ検出器とを
    有する光学式走査装置において、 前記モニタビーム形成手段を前記回折格子に設けた第２
    の格子構造体で構成し、前記モニタビームを前記回折格
    子で反射した放射によって形式したことを特徴とする光
    学式走査装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の光学式走査装置におい
    て、前記第１の格子構造体が前記放射の波長の半分にほ
    ぼ等しい格子溝深さを有し、前記第２の格子構造体が前
    記モニタ検出器の方向に選択的に回折するようにブレー
    ズ処理されていることを特徴とする光学式走査装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の光学式走査装置におい
    て、前記第１の格子構造体の格子溝が前記第２の格子構
    造体の格子溝に対してほぼ直交することを特徴とする光
    学式走査装置。
  4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の光学式走査装置
    において、前記第２の格子構造体が光学的パワーを有す
    ることを特徴とする光学式走査装置。
  5. 【請求項５】 請求項１，２，３又は４に記載の光学式
    走査装置において、前記第１の格子構造体を、非偏向主
    ビーム及び前記放射源により発生した放射ビームとは反
    対の方向に偏向された２本のサイドビームを形成する線
    形格子構造体とし、前記検出系が前記面で反射した３本
    のビームの各々について個別の検出器を有することを特
    徴とする光学式走査装置。
  6. 【請求項６】 請求項１，２，３又は４に記載の光学式
    走査装置において、前記第１の格子構造体を、前記面で
    反射した放射ビームを前記検出系に向けて偏向させると
    共にこの偏向されたビームをこのビームから前記検出系
    により焦点誤差信号を取り出すことができるように変形
    するように構成したことを特徴とする光学式走査装置。
  7. 【請求項７】 請求項１から６までのいずれか１項に記
    載の構造によって特徴付けられる放射源−検出ユニッ
    ト。
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